CN102715887A - 物联网人体智能接入系统及其使用方法 - Google Patents

Abstract

物联网人体智能接入系统及其使用方法属于嵌入式应用与自动控制领域。物联网人体智能接入系统， 其特征在于，包括微控器、可编程逻辑阵列、人体体征传感器集、按摩电极群、存储模块、无线网络收发模块集群和可穿戴设备；可编程逻辑阵列FPGA对传感器集、按摩电极群和无线网络收发模块集群的进行控制。该系统使用物联网技术，包括传感器网络、移动通信网络、信号定位技术、智能信息处理等，利用医疗资源可共享的网络化契机，结合中医穴位针灸按摩理论将各种传感器、电极片嵌入到可穿戴设备上，完成人体的健康智能维护。

Description

物联网人体智能接入系统及其使用方法

技术领域

物联网人体智能接入系统是一种具备人体信息的智能采集，智能提醒，智能保健等功能的新型系统。该系统使用物联网技术，包括传感器网络、移动通信网络、信号定位技术、智能信息处理等，利用医疗资源可共享的网络化契机，结合中医穴位针灸按摩理论将各种传感器、电极片嵌入到可穿戴设备上，完成人体的健康智能维护，属于嵌入式应用与自动控制领域。

背景技术

物联网是未来网络的一种集成，可以被定义为可自配置、基于标准、相互通讯的全球动态的网络体系结构，在那里，虚拟和真实的物可以被表示，有物理属性，有虚拟的个性、有智能的界面，可以无缝的接入信息网络。

根据物联网这个词的上下文，物是被定义为真实或者数字化的事体，在时空中存在并可以移动，也能够被标识。物可以被标识号、名字和地址等来指明。物联网中的物能够互相通信并与环境通信、可以使用其接口来使用服务、是有社会性的，相互可以协作。根据欧洲对物联网的研究预测表明，到2020年左右，物联网中的物将具有自修复、智能等特点。

人做为物联网的中可移动的、智能的物，对于自身健康的维护需求更加强烈。为此，本发明使用物联网支撑技术，利用医疗保健中心等机构数据库和简单的中医穴位针灸按摩理论，维护人体的健康。本系统也可为从事一些身心失调的疾病、突发传染病、慢性病、癌症和亚健康问题的医疗研究者提供数据。

随着生物医学发展，医疗用传感器越来越小，可植入芯片已经成为了可能，另外，一些可降解的植入芯片研究正在蓬勃发展。本研究利用这些传感器芯片，设计特殊功能的服装，来做为人体接入物联网的延展手段。

各个医疗机构都已经非常重视网络化、信息化。所有的大医院都有自己的机构数据库，积累了相当多的案例和专家，有很多也在积极推动远程医疗的开展。

同时，从非典的流行，让我们重新认识到中国中医在个人保健和疾病防治方面的力量。尤其是电针按摩针灸技术已广泛使用于中医临床，受到国际上的广泛认可。

这些医学技术和医疗网络的发展使得连接人体进入物联网平台，共享和获得医疗资源成为可能，也成为了本发明的前提。

发明内容

本发明的目的是提供一种人体接入物联网的方式。

为了实现上述目的，本发明采用如下方案：

设计一种物联网人体智能接入系统， 其特征在于，包括微控器、可编程逻辑阵列、人体体征传感器集、按摩电极群、存储模块、无线网络收发模块集群和可穿戴设备；可编程逻辑阵列FPGA对传感器集、按摩电极群和无线网络收发模块集群的进行控制。

基于微处理器、可编程逻辑阵列（FPGA）、可扩展连接多种人体体征传感器集、按摩电极群，存储模块，多种无线网络连接方式兼容(Zigbee、LTE、WiFi)的可穿戴设备。FPGA的可硬件逻辑使得硬件逻辑可变，从而完成对传感器集、按摩电极群和无线网络收发模块集群的智能控制。软件上拥有自主智能服务请求和获取功能。存储模块完成系统暂时不在网时的通讯数据存储。

该接入系统的工作方式为：

1.定时利用体征传感器收集体征数据。

2.FPGA中设计模块对采集数据进行预处理，包括数据平稳、补充因硬件暂时故障漏采集的个别数据等；

3.未来本系统可能同时处于多种无线网络中，根据当前网络情况，微控器中的智能程序自动完成最佳网络选取，然后控制FPGA完成无线收发模块的选择，从而获得最佳传送效果。

4.如果暂时没有网络，则存储数据入存储模块。

5.定时或根据需要进行服务获取请求，从物联网上的医疗机构获得服务。如是一般按摩服务，并由微控器和FPGA一起对按摩电极群进行启动，完成简单治疗。如果医疗机构给出救助服务，则派出救护车接患者入院，同时，由系统按照医疗机构给出的特殊服务要求，完成体征数据的特殊要求采集。

6.本系统可以实时地将监测结果传送到物联网平台上，供使用者和关心群体查询，如果有健康预警则及时告知使用者和订购警报的人群。

7.该系统由于采用FPGA等设计方式，具有硬件上一定的自修复能力。

8.可以接收穿戴者发出的命令来选测人体的某些生理指标，选测结果通过与手机相连的端口显示到显示屏上。

本发明的有益效果：这种人体物联网接入系统利用了物联网的全新概念，结合医疗健康和物联网技术，具有全新的自修复、自保健、自救助功能。本发明可大大加快物联网的发展，提高个人健康监测的水平。

附图说明

图1：物联网人体接入系统网络服务架构示意图。

图2：物联网服务获取示意图。

图3：物联网人体智能接入系统内部结构示意图。

图4：利用FPGA自修复功能示意图。

具体实施方式

下面结合图对本发明中的一实施例作具体描述：

如图1，2，3所示，准备接入物联网的用户，可以穿上该系统，系统经过与服装设计相结合，外形是一套衣服（见服装设计外观专利请求）。用户穿上该系统后，人体体征如体温、心跳等将被实时采集，并根据用户的设定，传送到某个订阅该数据的用户手中。如图1中数据被送到某医院，医院根据其实时体征数据，结合其历史数据和专家知识，给出某一诊断。如果诊断处方是一般按摩保健意见，则当保健意见回传到该系统时，系统中的微控器和FPGA一起根据处方中的穴位，启动按摩电极群中的若干电极进行按摩，从而完成简单保健治疗。如果医疗机构给出救助服务诊断，则自动派出救护车接患者入院，同时发救助待查内容给系统。该系统接收到待查内容后，按照医疗机构给出的特殊待查项，由微控制器和FPGA一起，控制传感器集，启动指定的传感器，按照要求，完成体征数据的特殊要求采集，并实时传送给物联网。物联网则分发数据给订阅的医院和救护车。

图2中描述了整个物联网服务的获取架构，个人做为服务请求方，医疗机构做为服务提供方。个人对物联网提出服务请求，通过物联网联系到相应的医疗机构，提供所需要的服务，再将服务传送给个人端，获得服务的效果。结合上面的例子，服务请求则指个人健康情况诊查的需求，服务提供则指根据个人数据结合专家意见对其健康给出的评价。服务获取指获得医疗机构给出的诊断、处方、检查等信息。

图3描述了物联网人体智能接入系统的内部结构。按摩电极群，是将按摩电极根据人体穴位，依靠服装设计安放在相应位置。无线收发模块集群中集合了Zigbee、WiFi、LTE等多种无线通讯方式的通讯模块，由微控器和FPGA来自动选择最佳传送方式。体征传感器集包含了体温、心跳、血氧、血压等模块，依靠服装设计安放在相应位置。根据用户事先设置和来自医疗机构的检查命令，由微控器和FPGA来自动选择启动相关传感器。

图4描述了接入系统中基于FPGA的电源的智能切换功能。该功能是自修复功能的一个示例。FPGA与2块电池直接相连。其中一块是正在使用的电源。FPGA上的电源电压检测模块电路能随时了解电源电量存储的情况。在电源电压检测模块设定一个电压阈值，当供电电源电压值低于这个阈值时，FPGA中的电源电路模块就会启动，完成从一块电池向另一块电池的电源的切换，与此同时会通过无线模块向用户端发出及时更换电源的报警提示。这种设计是最简单的一种自修复使用。复杂时，FPGA中可自构造出损坏的部分电路，从而保证系统在出故障情况下也能够继续工作一段时间。

Claims (1)

1.物联网人体智能接入系统， 其特征在于，包括微控器、可编程逻辑阵列、人体体征传感器集、按摩电极群、存储模块、无线网络收发模块集群和可穿戴设备；可编程逻辑阵列FPGA对传感器集、按摩电极群和无线网络收发模块集群的进行控制。

2. 根据权利要求1所述的物联网人体智能接入系统的使用方法， 其特征在于，步骤如下：

1)定时利用体征传感器收集体征数据；

2)FPGA中设计模块对采集数据进行预处理，预处理包括数据平稳、补充因硬件暂时故障漏采集的个别数据；

3)微控器完成多种无线网络中的最佳网络选取，然后控制可编程逻辑阵列FPGA完成无线收发模块的选择，如果暂时没有网络，则存储数据入存储模块；

4)无线收发模块定时或根据需要进行服务获取请求，从物联网上的医疗机构获得服务；如是一般按摩服务，并由微控器和FPGA一起对按摩电极群进行启动，完成简单治疗；如果医疗机构给出救助服务，由系统按照医疗机构给出的服务要求，完成体征数据的采集；

5)实时地将监测结果传送到物联网平台上。

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